(57)【要約】【課題】  発泡倍率の高い発泡体や発泡速度の速い樹脂発泡体の製造において、大規模な装置の設備負担を必要とすることなく、しかも発泡体の外観等の品質を損なうことなく、環状ダイより押し出された発泡体を効率よく十分に冷却できる発泡体冷却用エアリング装置を提供する。【解決手段】  本発明の発泡体冷却用エアリング装置は、押出機の環状ダイから押し出された円筒状の発泡体の外側表面を冷却するためのエアリング装置であって、該発泡体の外側周方向にリング状のエア吹き出し口を有すると共に、該エア吹き出し口の吹き出し角度が発泡体の押出方向に対して発泡体の外方に０°〜４５°の範囲であることを特徴とする。このエアリング装置は、エア吹き出し口の外側に、吹き出したエアを整流するためのガイド部を備えていてもよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機の環状ダイから押し出された円筒状の発泡体の外側表面を冷却するためのエアリング装置であって、該発泡体の外側周方向にリング状のエア吹き出し口を有すると共に、該エア吹き出し口の吹き出し角度が発泡体の押出方向に対して発泡体の外方に０°〜４５°の範囲であることを特徴とする発泡体冷却用エアリング装置。
【請求項２】
エア吹き出し口の外側に、吹き出したエアを整流するためのガイド部を備えており、該ガイド部のガイド方向が発泡体の押出方向に対して発泡体の外方に０°の方向である請求項１記載の発泡体冷却用エアリング装置。
【請求項３】
環状ダイを備えた押出機と、請求項１又は２記載の発泡体冷却用エアリング装置とを有する発泡体製造装置。
【請求項４】
発泡可能な熱可塑性樹脂組成物を請求項３記載の発泡体製造装置に供して発泡成形することを特徴とする発泡体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂の発泡押出成形に用いる発泡体冷却用エアリング装置（エア吹き出し装置）及び発泡体製造装置に関する。さらに詳しくは、サーキュラーダイなどから押出成形される円筒状の発泡押出シートを高速で成形する際に特に有用な冷却効果が高く且つ長期間安定して成形することのできる発泡体冷却用エアリング装置及び発泡体製造装置に関する。本発明は、また、前記発泡体製造装置を用いた発泡体の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の発泡押出成形により発泡シート或いは発泡フィルムを製造する場合、通常、サーキュラーダイ（環状ダイ）から押し出された樹脂はダイ出口から発泡して円筒状となり、押出方向に向かってその直径が次第に大きくなる。発泡体の直径が最大になった状態から、該発泡体の内側に金属製の円筒状冷却装置（マンドレル）を通して、金属面との接触により発泡体を内側から冷却すると同時に、発泡体の外側に配設されたリング状の吹き出し口を有するエアリング装置からのエアにより発泡体を外側から冷却する。すなわち、発泡体は内側及び外側の両側から冷却される。発泡体は冷却後、直径の一部が発泡体の押出方向に対して平行に設置されたカッターにより切断され、平板状のシート状物としてニップロールで引き取られる。
【０００３】
発泡体の製造現場では、生産性を向上させるため処理量を多くすることが行われる。処理量は押出機の回転数を上げることで増大できる。また、発泡体の柔軟性の向上や材料削減などの理由から発泡倍率を向上させることも行われる。発泡倍率は発泡剤の量や発泡体製造時の操作条件により調整できる。このように、処理量を多くしたり、発泡倍率を大きくすると、一般には厚みが大きくなるが、それに伴い、発泡体の冷却時に冷えにくくなるという問題が生じる。また、発泡倍率が大きくなると共に発泡時の押出速度が速くなることから、効率よく発泡体を冷却しないと、冷却不十分による発泡体の収縮やシートの皺などが発生し、外観が損ねられたり、要求特性を得ることができなくなる。
【０００４】
冷却効率を向上させるための施策として、発泡体を内側から冷却する円筒状冷却装置（マンドレル）のサイズを大きくすることが考えられる。しかし、この方法ではスペースの問題、装置コストの問題に加えて、表面抵抗の増大による発泡体の成形性の低下等の問題が生じる。そこで、他の施策として、発泡体を外側から冷却するエアリングでの冷却能力を向上させることが考えられる。エアリングでの冷却能力を向上させるには、エアの風量を増大させる方法、エアの温度を低下させる方法、エアの吹きつけ面積を増大させる方法などが挙げられる。しかし、エアの風量を上げると、局所的にエアの圧力が発泡体にかかってシートが変形したり、エアが環状ダイや周辺の加熱ヒーターに当たり、温度が低下して発泡性が不安定になるという問題が生じる。また、エアの温度を下げるには、温度制御用システムが別途必要となり、設備面での負担が大きくなる。エアの吹き付け面積を増大させる場合には、全体として風量を増加させる必要があり、エア風量を大きくするための設備が別途必要になる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２８９９３号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平５−１６９５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、発泡倍率の高い発泡体や発泡速度の速い樹脂発泡体の製造において、大規模な装置の設備負担を必要とすることなく、しかも発泡体の外観等の品質を損なうことなく、環状ダイより押し出された発泡体を効率よく十分に冷却できる発泡体冷却用エアリング装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、シート成形用環状ダイや加熱ヒーターなどの周辺の機器・部材等にエアの当たるのを防止できる発泡体冷却用エアリング装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、発泡倍率の高い発泡体や発泡速度の速い発泡体であっても、品質を損なうことなく安定して且つ生産効率よく製造できる発泡体製造装置及び発泡体の製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、環状ダイから押し出された発泡体の外表面の冷却に使用する発泡体冷却用エアリング装置のエア吹き出し角度を特定の範囲内に設定すると、処理量が大きい場合や発泡倍率が高い場合であっても発泡体の外観や要求性能を損なうことなく、効率よく冷却できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、押出機の環状ダイから押し出された円筒状の発泡体の外側表面を冷却するためのエアリング装置であって、該発泡体の外側周方向にリング状のエア吹き出し口を有すると共に、該エア吹き出し口の吹き出し角度が発泡体の押出方向に対して発泡体の外方に０°〜４５°の範囲であることを特徴とする発泡体冷却用エアリング装置を提供する。
【００１０】
この発泡体冷却用エアリング装置は、エア吹き出し口の外側に、吹き出したエアを整流するためのガイド部であって、該ガイド部のガイド方向が発泡体の押出方向に対して発泡体の外方に０°の方向であるガイド部を備えていてもよい。
【００１１】
本発明は、また、環状ダイを備えた押出機と上記の発泡体冷却用エアリング装置とを有する発泡体製造装置を提供する。
【００１２】
本発明は、さらに、発泡可能な熱可塑性樹脂組成物を上記の発泡体製造装置に供して発泡成形することを特徴とする発泡体の製造法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発泡体冷却用エアリング装置によれば、発泡倍率の高い発泡体や発泡速度の速い樹脂発泡体の製造において、大規模な装置の設備負担を必要とすることなく、しかも発泡体の外観等の品質を損なうことなく、環状ダイより押し出された発泡体を効率よく十分に冷却することができる。また、シート成形用環状ダイや加熱ヒーターなどの周辺の機器・部材等にエアの当たるのを抑制又は防止することができる。
本発明の発泡体製造装置及び発泡体の製造法によれば、発泡倍率の高い発泡体や発泡速度の速い発泡体であっても、品質を損なうことなく安定して且つ生産効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の発泡体製造装置の一例を示す概略図である。この発泡体製造装置は、環状ダイ（サーキュラーダイ）を備えた押出機１と、環状ダイから押し出された円筒状の発泡体の外側表面を冷却するためのエアリング装置４と、前記円筒状の発泡体の内側表面を冷却するための円筒状冷却装置（マンドレル）５と、冷却された発泡体の直径の一部を切断してシート状に展開するためのカッター６と、シート状の発泡体を挟みながら引き取るニップロール７と、該シート状の発泡体を巻き取る巻き取り機（図示せず）とから構成されている。ｘは円筒状発泡体の中心軸を示す。Ｌ0はマンドレルの長さである。
【００１５】
押出機１において溶融され環状ダイから押し出された樹脂はダイ出口２から発泡成長して円筒状となり、次第に直径が大きくなる。この円筒状発泡体は、直径が最大になった時点３より、内側からは円筒状冷却装置５との接触により冷却され、外側からはエアリング装置４からのエアにより冷却される。発泡体は、冷却後、直径の一部がカッター６により切り裂かれ、ニップロール７を経てシート状物８となる。なお、円筒状の発泡体を製品とする場合には、カッター６及びニップロール７は設ける必要がない。
【００１６】
図２は図１におけるエアリング装置４（本発明の発泡体冷却用エアリング装置の一例）を示す概略部分断面図である。断面はエアリング装置の直径が最も大きい箇所の断面（円筒状発泡体の中心軸ｘを含む面）である。このエアリング装置４は環状ダイから押し出されて発泡した円筒状発泡体の外側を覆うようにリング状に配設されている。該エアリング装置４は、中心軸を含む縦断面がカタカナのレ字の軸対称の形状を有するリング状の部材４ａと、該部材４ａの下流側に部材４ａと対向して配設されたリング状の部材４ｂと、該部材４ｂの下流側に部材４ｂと結合し、且つ内表面（内壁）が円筒状発泡体の外表面と平行に形成された円筒状の部材（エアリング本体）４ｃとで構成されている。Ｌ1はエアリング本体４ｃの長さである。部材４ｂの内表面の一部と部材４ｃの内表面は面一に形成されており、これが吹き出したエアを整流するためのガイド部を構成する。Ｌ2はガイド部の長さを示す。矢印１４はエアの流れを示す。
【００１７】
冷却用エアは、エアリング装置４の外周部に位置するエア導入部９から導入され、部材４ａと部材４ｂとの間の間隙１０を円筒状発泡体の中心軸ｘに向かって垂直に進み、１１の地点で発泡体の押出方向ｙに対して発泡体の外方（円筒状発泡体の中心軸ｘを含む断面において該中心軸ｘとは反対の方向）に０°〜４５°の角度となるように向きが変えられ、その角度で吹き出し口１２から吹き出される。以下、吹き出し口１２におけるエアの吹き出し角度をαとする。図中のｚはエアの吹き出し方向を示す。エア吹き出し口１２は、エアリング装置４がリング状であることから、発泡体の外側周方向にリング状に形成されている。なお、上記発泡体の押出方向ｙは、環状ダイから発泡体が押し出される方向であり、環状ダイの中心軸（＝円筒状発泡体の中心軸ｘ）と平行な方向である。
【００１８】
エア吹き出し口におけるエア吹き出し角度αを０°〜４５°の範囲に設定すると、適度な強さのエアが長い時間に亘って発泡体表面に当たるため、発泡体が外観を損なうことなく効率よく冷却される。エア吹き出し角度αが０°よりも小さくなると、エアが直接発泡体表面に吹き付けられるため、エア吹き付けによる表面の荒れや凹凸が発生する場合がある。また、エア吹き出し角度αが４５°よりも大きいと、発泡体へのエア吹き付けが弱くなり冷却効率が低下する。前記エア吹き出し角度αは、好ましくは０°よりも大きく（例えば５°以上）、４０°以下の範囲である。
【００１９】
エア吹き出し口１２から吹き出たエアはガイド部（部材４ｂの内表面の一部と部材４ｃの内表面）に当たって流れが整えられ、円筒状発泡体の外表面に沿って発泡体の押出方向ｙに流れる。この例では、ガイド方向が、発泡体の押出方向ｙに対して、円筒状発泡体の中心軸ｘを含む断面において発泡体の外方に０°の方向（＝円筒状発泡体の中心軸ｘと平行な方向）であるため、エアが外部に発散するのを防ぐことができると共に、発泡体に吹き付けられるエアの方向が発泡体の成形方向と並行流となるので、発泡体が長時間エアに接触されることになり、冷却効率がより向上する。なお、前記ガイド部によるガイド方向の前記角度は０°が好ましいが、±２０°の範囲（好ましくは±１０°の範囲）であってもよい。
【００２０】
ガイド部（吹き出したエアの整流部）の長さＬ2は、成形条件等により適宜設定されるが、通常はエアリング本体の長さＬ1〜マンドレルの長さＬ0の１／２の範囲が好ましい。ガイド部を有する部材の厚みはエアの風圧や自重によって変形しない範囲で適宜設定できるが、装置の小型化の点からできるだけ薄い方が好ましい。また、ガイド部を有する部材は成形条件等により大きさを変更できるように、少なくともその一部が取り外し可能な構造が好ましい。部材４ｂと部材４ｃなどの各部材間の固定は、部材同士のねじ込み式による固定方式、ネジなどの第３の部材を用いた固定方式等の何れの方式であってもよい。
【００２１】
エア吹き出し口１２と発泡体との距離は一律には決定できないが、冷却効率の点からはなるべく近い方が好ましい。該距離は、一般には１〜１０ｃｍの範囲、好ましくは１〜５ｃｍの範囲である。
【００２２】
エアリング装置４の設置する位置は発泡体を冷却可能な位置であれば特に限定されないが、環状ダイから押し出された発泡体が成長し、その直径が最大となる位置よりも装置のニップロール７側（下流側）に設置するのが好ましく、またマンドレル５のニップロール側（下流）端部よりも押出機１側に設置するのがよい。エアリング装置４を発泡体の直径が最大になる位置よりもダイ側に設置した場合には、発泡が充分成長しないうちに発泡が停止してしまうことがある。
【００２３】
本発明の発泡体の製造方法では、発泡可能な熱可塑性樹脂組成物を前記本発明の発泡体製造装置に供して発泡成形する。発泡体の原料となる熱可塑性樹脂としては、発泡剤により発泡可能な樹脂であれば特に限定されず、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート樹脂等）、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリアミド（ポリアミド６、ポリアミド６６等）などを使用できる。熱可塑性樹脂は単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。また、熱可塑性樹脂（例えば、ポリオレフィン系樹脂等）とゴム又は熱可塑性エラストマーとを組み合わせて用いることもできる。
【００２４】
前記熱可塑性樹脂の中でもポリオレフィン系樹脂を使用することが好ましい。特に好ましいポリオレフィン系樹脂には、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン又はプロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、ビニルアルコール等との共重合体、これらの混合物などが含まれる。前記エチレン、プロピレン以外のα−オレフィンとしては、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１などが例示できる。共重合体はランダム共重合体、ブロック共重合体等の何れであってもよい。これらのポリオレフィン系樹脂は結晶性ポリマーであるため、融点近傍で急激に粘度変化する。そのため、本発明の効果がより顕著に奏される。
【００２５】
熱可塑性樹脂組成物中に含有させる発泡剤としては、物理的発泡剤、化学的発泡剤の何れであってもよい。物理的発泡剤として、例えば、クロロフルオロカーボン類、炭化水素類などの低沸点液体などが挙げられるが、これらに限定されない。環境保護の観点、セル径が小さくセル密度の高い発泡体が得られる点などからすると、二酸化炭素、窒素等の不活性ガス或いは無機ガス（超臨界流体を含む）などが好ましい。
【００２６】
熱可塑性樹脂組成物中には、必要に応じて添加剤を含有させてもよい。該添加剤としては特に限定されず、発泡成形に通常用いられる各種添加剤を使用できる。添加剤として、気泡核剤、結晶核剤、可塑剤、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、充填剤、補強剤、難燃剤、帯電防止剤、加硫剤、顔料、染料、表面処理剤などが例示される。
【００２７】
発泡可能な熱可塑性樹脂組成物を前記発泡体製造装置に供して発泡成形することにより、円筒状、シート状などの発泡体を得ることができる。この発泡体の製造法によれば、押出機の環状ダイから押し出された円筒状の発泡体の表面がエアにより極めて効率よく冷却されるため、発泡倍率の高い発泡体や発泡速度の大きい樹脂発泡体を製造する場合であっても、大規模な装置の設備負担を必要とせず、発泡速度の速い領域における冷却不足が解消され、しかも環状ダイや加熱ヒーター等にエアが当たることを防止できるので、外観等の品質に優れた発泡体を安定して製造することが可能となる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、相対密度は下記の式により算出した。
相対密度＝｛発泡後の密度（発泡体の密度）（ｇ／ｃｍ3）｝÷｛発泡前の密            度（発泡させる前のペレットの密度）（ｇ／ｃｍ3）｝
【００２９】
実施例１
密度が０．９ｇ／ｃｍ3、メルトフローレート（２３０℃）が０．５ｇ／１０分であるポリプロピレン４５重量部、エチレン−プロピレン共重合体系エラストマー４５重量部、ポリエチレン系添加剤１０重量部、カーボンブラック１０重量部、及び平均粒子径１μｍの水酸化マグネシウム１２０重量部を、二軸押出機を用いて混練した後、押出してペレット化した。
得られたペレットを、図１に示す発泡体製造装置（Ｌ0＝３８０ｍｍ、Ｌ1＝３５ｍｍ、Ｌ2＝３７ｍｍ、α＝５°）を用いて発泡成形し、厚み１．５ｍｍのシート状の発泡体を得た。なお、発泡剤として二酸化炭素を用いた。操作条件は、押出機内の温度２００〜２４０℃、押出機内の圧力１５〜２０ＭＰａ、ダイ温度１７４℃、ダイ圧力９ＭＰａであり、処理量は５０ｋｇ／時である。また、エアリング装置におけるエアの流量は２５０Ｌ／分である。
得られた発泡体の相対密度は０．１２１であった。発泡体の外観は、皺や荒れ、凹凸などは見られず極めて良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の発泡体製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の発泡体冷却用エアリング装置の一例を示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  押出機
２  ダイ出口
４  エアリング装置
4a，4b，4c  エアリング装置を構成する部材
５  円筒状冷却装置（マンドレル）
６  カッター
７  ニップロール
８  シート状発泡体
９  エア導入部
12  エア吹き出し口
14  エアの流れ
【図１】
2005088356.tif 000003
【図２】
2005088356.tif 000004